2.5～5.0μm波段中红外激光晶体的生长和性能研究

作者：王燕; 李坚富; 游振宇; 夏候平; 朱昭捷; 徐金龙; 涂朝阳

来源：中国科学 技术科学, 2016, 46(09): 894-909.

• 中红外激光晶体
• 晶体生长
• 光谱性能
• 激光性能
• 敏化机理
• 能量传递

中红外激光在大气污染监控、气体流量监测、海洋探测、激光医疗、军事对抗、基础科学研究等方面具有极其重要的价值.本文总结了近年来2.55.0μm波段中红外激光晶体的生长、物化、光谱及激光性能研究进展.采用提拉法生长出了一系列Er3+激活及稀土离子共掺的低声子能镓酸盐、铝酸盐晶体,如Gd3Ga5O12(GGG),SrGdGa3O7,SrLaGa3O7,CaYAlO4和CaGdAlO4等晶体,Ho3+激活及敏化离子共掺的GGG晶体,以及Dy3+:YAlO3等晶体,实现了2.53.4μm波段的发光.采用坩埚下降法生长出高质量Dy3+:KPb2Cl5,Cr2+:CdSe,Cr2+:Fe2+:CdSe等晶体,实现了2.55.0μm波段的发光.系统地研究了这些晶体的物化和光谱性能.重点研究了Er3+激活离子在中红外波段的荧光动力学:分析了激活离子的浓度效应、共掺敏化离子的敏化机制以及退激活离子在抑制自终态效应方面所起的作用,计算了激活离子与共掺敏化离子、激活离子与共掺退激活离子之间的能量传递效率,诠释了能量传递机制.根据光谱性能研究结果,筛选出不同晶体中Er3+的最佳掺杂浓度、共掺敏化离子及退激活离子的种类和浓度.研究了Er3+激活的GGG和CaYAlO4等晶体的激光性能.采用965nmLD端面泵浦Er:GGG,Er,Pr:GGG和Er:GGG/GGG键合晶体,采用氙灯泵浦Cr,Er:YSGG等晶体,均实现了高效的2.72.8μm多波长连续或脉冲激光输出,并在Er:GGG晶体上首次实现单纵模微片激光输出.

• 单位
  中国科学院福建物质结构研究所